为了提高经典三回路自动驾驶仪的性能,对采用尾舵控制的弹体对象设计了切换增益变结构控制自动驾驶仪。采用切换增益变结构控制的闭环响应特性对弹体参数的变化不敏感。控制量是光滑的避免了对执行机构有害的频繁切换。采用增益调度技术可以容易的获得全空域的控制器设计。仿真结果表明了设计方法的有效性。
为了提高空地导弹的打击效能,追求最佳的毁伤效果,文中在解耦后的空地导弹目标相对运动模型的基础上,应用基于零化视线角速率的准平行接近原理及滑模变结构控制理论设计了带落角约束的空地导弹滑模末制导律。应用模糊控制理论与RBF神经网络理论,分别对滑模趋近系数与切换项增益系数进行自适应调节。最后,对文中所设计的末制导律进行仿真验证,仿真结果表明该末制导律能够以期望的落角命中目标,具有一定的理论参考价值。
文中针对某型发射装置振动后产生卸弹困难的问题,深入研究了该型发射装置采用的楔形防振机构的原理,并在此基础上,通过控制防振机构零件的尺寸偏差来控制防振片的最大下压量,将原有的单一防振片减振变为防振片减振与间隙减振相结合的综合减振形式,通过理论分析、有限元仿真和试验验证,证明了改进方案的有效性和可行性,彻底解决了该型防振机构卸弹困难问题,为发射装置的防振机构设计提供参考。
文中针对近年来发展迅速的人因工程学在反坦克导弹武器操控系统的可行性应用进行分析,提出了在操控系统设计过程中广泛应用人因学理论的实践、测试和评估方法,拓宽了武器操控系统的设计思路,对后续产品的研发具有一定的借鉴意义。
为改善高动态环境下激光捷联惯导系统的导航精度,建立了包含加速度计二次误差项和尺寸效应误差项的高阶误差模型,设计了合理的误差激励路径,以导航速度误差为观测量,利用系统级辨识方法对转台实测数据进行辨识,并对比了常规误差模型与高阶误差模型的补偿效果:在900s动态导航过程中,东向速度误差由原来的15m/s降低至3m/s,北向速度误差由原来的10m/s降低至2m/s,结果表明基于系统级辨识的高阶误差模型可有效提高系统导航精度。
针对车载里程计小量微分引起噪声放大和脉冲计数截断误差造成里程增量误差,进而影响系统精度的问题,提出了基于固定里程量测的组合导航方法。该算法采用位置量测方案,将固定里程范围内捷联惯导解算的位置信息和里程计航位推算之差作为量测值进行组合导航,并提出了里程计脉冲计数截断误差修正方法。仿真表明,该方法可以快速分离组合导航系统各传感器误差,具有较高的定位定向精度和推广应用价值。
捷联导引头测量信息中耦合了弹体姿态信息,无法直接运用于制导指令解算。基于下视的捷联寻的方案,建立了从探测视线信息和弹体姿态信息中提取惯性视线角的理论解耦模型以及在倾斜稳定情况下的简化形式。通过非线性微分滤波器——跟踪微分器获得平滑的惯性视线角速率,设计了捷联寻的弹药制导综合系统。弹道仿真结果表明:基于下视的捷联寻的方案能够有效实现近程制导弹药的精确制导,具有一定的工程价值。
文中介绍了捷联激光导引头工作原理,提出了旋转弹捷联激光导引头线性区判断的问题,并提出了几种线性区判定策略,同时分别对各策略进行了详细分析,确定了一种较优的策略。研究了导引头工作在线性区外时的控制方案,此方案对我国低成本捷联制导弹药装备发展具有一定的借鉴意义。
为分析并修正发射点垂线偏差对导弹惯性制导精度的影响,建立了完整的惯性制导误差传递模型,通过基于标准弹道参数的误差仿真,得出不同射程、射向条件下垂线偏差引起的惯性制导误差特性,其中,视加速度投影误差是产生制导误差的主要因素,引力加速度计算误差和自瞄准误差的影响也不可忽略。利用该误差传递模型对垂线偏差影响进行计算和修正,可有效提高导弹惯性制导精度。
为提升含有内嵌结构紧凑型EFP的毁伤效能,文中基于AUTODYN,对含有圆柱体型、圆柱体-圆柱体组合型、圆柱体-圆台组合型内嵌结构的EFP战斗部的成型形状及速度进行了模拟及分析.结果表明:在内嵌结构体积恒定的条件下,其参数在适当范围内变化时,对成型EFP的速度影响不大,但对气动外形影响较大.结论:当选用圆柱体-圆台组合型内嵌结构时,可以获得结构紧凑、长径比及速度较大(文中仿真结果分别为5和1788m/s)、气动外形合理的成型EFP.
为获得装药结构对ALP(主动式横向效应弹)横向效应的影响规律,采用有限元分析软件AUTODYN-2D对ALP以1200m/s着靶速度垂直侵彻4340钢靶板过程进行数值仿真研究。针对文中研究模型所得研究结果表明:与PELE相比,ALP可形成较大的穿孔直径和更好的横向效应。当炸药中心与弹底的距离与弹体高度之比δ/H为0.8、采用轴向环起爆和B炸药时,ALP横向效应最优。
为实现多模战斗部中3种毁伤模式的集成,同时提高定向破片群的径向发散能力,设计了多模战斗部弹体结构,并开展了3种模式毁伤元成形过程的数值仿真,最后通过相应的靶板效应实验进行了验证。研究结果表明,基于设计的弹体结构,可以分别实现爆炸成型弹丸、聚能杆和定向破片群模式的毁伤元成形,其中定向破片群的径向散布角达18°,且3种模式能有效兼容。
研究装药参数对矩形射孔弹侵彻性能的影响机理。对矩形射孔弹装药参数(药型罩厚度、张角,壳体内部结构)形成聚能切割刀的过程进行数值模拟,分析了装药参数对射流结构特征、射流的速度梯度及侵彻深度的影响。结果表明,改变壳体内部结构会改变射流结构特征;药型罩在压垮后形成高速且速度梯度小的主侵彻体有利于提高矩形射孔弹的侵彻能力;药型罩壁厚为3mm,张角为55°时,矩形射孔弹的侵彻性能最好。
关键词:矩形射孔弹;装药参数;侵彻性能
针对某单兵攻坚弹初速异常降低的问题,在原因分析的基础上,采取了针对性措施,并通过加速老化试验进行了相应的试验验证。验证结果表明,初速异常降低的问题的确是由发射药盒及装药搭配不合理造成的长贮失效引起的,采取的措施也是有效可行的,并对今后弹药长贮性能的考核提出了针对性建议.
为获取起爆方式对云雾爆轰威力场的影响,采用TNT装药对抛撒云团进行了非对称单点起爆,通过高速摄影仪及压力传感器获取了云雾爆轰过程及不同距离、方向的超压值,分析了云雾爆轰波传播特性及超压随距离、方向的变化规律。结果表明,采用非对称偏心起爆时,云雾场内超压分布呈现明显的不均匀性,部分区域存在冲击波叠加效应,而随着距离的增大,超压分布逐渐趋于均匀,起爆方式对云雾爆轰威力场的影响主要体现在近场区域。
目前,制导弹药由于用弹量限值,战斗部装药安定性评估是弹药鉴定试验的一个难题。文中根据战斗部装药围压试验获取装药抗压强度数据,采用AUTODYN数学仿真系统计算或试验方法获取战斗部装药在碰撞过程中所受的最大应力,利用应力强度干涉理论,给出了战斗部装药安定性评估新方法,解决了制导弹药战斗部装药安定性无法评估的难题。该方法不但科学合理,而且可大幅降低试验消耗。
为了使霰弹在维稳处突时有效发挥作用,有必要对霰弹侵彻效应进行系统科学的研究。在分析动能弹丸对人体目标作用机理的基础上,通过建立霰弹射击平台,选用肥皂模拟肌体组织,进行了不同霰弹在不同射击距离上的终点效应实验。得到在10m有效作用范围内,BB弹非致命打击效果最为理想,为该类防暴动能武器及弹药的科学使用及优化改进提供帮助。
针对UWB(ultra-wideband)无线电引信回波信号被高频噪声覆盖的问题,提出了一种基于误差反馈控制的变步长LMS(leastmeansquare)自适应滤波算法。将现有两种算法中的常系数变为关于误差的函数,提出了步长与误差之间的非线性模型,并运用MATLAB对新算法的性能进行了分析。仿真结果表明:新算法在收敛速度和稳态误差方面得到了很大的改善。新算法性能良好,对超宽带无线电引信回波信号处理得到了令人满意的效果,便于实际应用。
压气机作为涡喷发动机的核心,其内流场特性是研究的重点。文中基于国内外微小型涡喷发动机研究,设计了一种纽扣式涡喷发动机,利用SOLIDWORKS建立三维模型,并对此压气机进行三维粘性流场数值计算,得到了压气机怠速、额定和极限3个工作状态的各方面特性曲线,分析并总结了压气机的设计要素。计算结果与国内外其他研究数据进行对比,结果表明,压气机性能良好,满足设计要求,该设计经验为超微小型涡喷发动机提供参考依据。
文中通过求解三维可压缩N-S方程,对超声速侧向单喷流干扰流场进行了数值模拟,验证了侧向喷流复杂流场数值模拟方法的可靠性。以此为基础,针对侧向喷流间接模拟风洞实验中喷口与模型存在缝隙的导弹外形,开展了数值模拟研究,分析了通气缝隙和不通气缝隙的流场结构。计算结果显示,缝隙通气与否对缝隙内的流动有明显影响,而对喷流干扰流场的影响比较小。
超期服役炮射导弹增程发动机的性能能否满足设计指标要求是迫切需要解决的问题。通过开展超期服役炮射导弹增程发动机静止点火试验,采集出厂验收信息,分析增程发动机内弹道性能参数的变化趋势和原因。结果表明:该炮射导弹增程发动机经过XX年的自然储存仍然满足设计指标要求,但最大压强有所增大。建议对超期服役炮射导弹增程发动机开展静止点火试验前对装药进行CT扫描,确保试验安全。
为了解贫氧推进剂在冲击载荷下的力学响应,实施了贫氧推进剂的SHPB实验,获得了推进剂相应的动态压缩力学特性。实验结果表明,贫氧推进剂在高应变率下具有显著的应变率敏感性,推进剂的应力随应变率增加而不断上升;推进剂的最大应力与应变率对数存在线性关系;从应力应变曲线推断,该推进剂在高应变率变形时表现出粘弹性和超弹性相结合的性质。实验研究可作为研究贫氧推进剂药柱在点火阶段结构完整性的重要依据.
为了提高超紧凑型涡轮级间燃烧室在航空发动机的应用范围,文中在常规超紧凑燃烧室上引入驻涡燃烧,提出了一种双凹腔燃烧室。利用CFD技术对双凹腔燃烧室的三维两相流场和燃烧进行了数值模拟。结果表明:总压损失低至2.81%,燃烧室效率高达99.7%,气体温度提高685.7K;出口径向温度随无量纲高度呈线性分布。与常规超紧凑燃烧室相比,双凹腔驻涡燃烧室具有更高的燃烧效率、出口温度和更低的总压损失。
为设计出流量调节装置最佳燃气通道型面,文中在简要介绍N-S方程主要算法的基础上,利用Fluent软件对燃气通道进行了CFD仿真计算,通过模拟燃气通道内的流体运动,分析了不同扩张角度对内流场的影响,获得了燃气粒子对通道的理论冲刷情况,计算结果表明带最佳扩张角的燃气通道方案能有效降低气流的出口速度,试验结果与仿真结果基本一致。
采用求解N-S方程的数值模拟方法研究超音速空腔流动中来流马赫数、空腔长深比和旋成体相对空腔的距离等参数对旋成体纵向气动特性的影响。数值模拟中采用LU-SGS方法、Roe通量差分分裂方法和S-A湍流模型。结果表明,马赫数和空腔长深比对离开空腔不同距离上的旋成体产生的法向力和轴向力影响不大。小长深比空腔对旋成体上的俯仰力矩基本没有影响,但中到大长深比空腔对旋成体上的俯仰力矩特性有明显影响,旋成体刚离开空腔时,中长深比空腔对旋成体产生更大的头部趋近空腔的俯仰力矩,且随着马赫数增加俯仰力矩峰值更大。
抛索火箭系统的绳索动力学问题十分复杂。采用有限段方法对绳索进行建模,分析推导了绳索的运动和受力,根据Kane方法选择了合适的广义坐标,建立了拖缆火箭飞行的动力学模型。利用该动力学模型分析了绳索对抛索火箭弹道特性的影响,得到了绳索线密度、空气阻力系数对射程、速度、弹道倾角等弹道特性影响规律,为下一步研究绳子对拖缆火箭飞行的扰动以及拖缆火箭制导控制提供了理论模型和指导。
为了研究某型橡皮动能弹弹丸的运动特性,文中利用Matlab仿真软件对弹丸的运动过程进行仿真,通过对仿真结果的分析,得到了弹丸速度随时间和距离变化的规律以及弹丸在不同距离上对有生目标的作用效果,解决了弹丸的飞行动能受空气阻力和重力影响,不同射击角度弹丸飞行动能衰减也不一样的问题,验证了弹丸在初速度为100m/s时能够满足15~50m的有效作用距离指标,为下一步优化改进提供理论基础。
为了研究射弹运动过程中的空泡形态和减阻性能,基于Rayleigh-Plesset单一介质可变密度混合多相流模型和6DOF动网格技术,利用Fluent14.0对带圆锥空化器射弹进行了数值研究。分析了超空泡射弹在运动过程中空泡的形成和溃灭过程、射弹的弹道及与全沾湿下射弹速度衰减对比。结果表明随着射弹的运动,弹后空泡逐渐溃灭,射弹有上浮趋势,且射弹减速度逐渐减小,与全沾湿相比,超空泡减阻率高达70.1%。该结果对研究动态超空泡提供了一定的理论依据。
文中以改善火炮底凹弹的飞行阻力为目标,针对火炮弹丸不同底凹结构对减阻效果的影响展开研究。通过基于N-S方程的数值模拟,得到带底凹结构弹丸的绕流流场参数分布以及弹丸的气动阻力,讨论了相同底凹深度、不同形状底凹结构对弹丸流场、减阻效果的影响。研究发现,弹丸底部凹腔产生位于凹腔内的回流流动对底凹结构的减阻效果起决定性作用。研究的三种凹腔形状中,“收缩”形状的底凹结构有最小的气动阻力。
针对接收机对定位精度和动态性的需求,文中分析了二阶锁频环辅助三阶锁相环算法。首先仿真分析了不同鉴频算法和鉴相算法的性能,确定了拟采用的鉴频算法和鉴相算法。而后给出了二阶锁频环和三阶锁相环的结构,最后仿真对比分析了二阶锁频环、三阶锁相环以及二阶锁频环辅助三阶锁相环的性能。仿真结果表明二阶锁频环辅助三阶锁相环能够充分发挥锁频环和锁相环的优点,避免其缺点,在获得较高动态性的同时能够获得较高的跟踪精度。
为研究复杂电磁环境下用频装备的电磁辐射效应预测方法,设计了某无线电引信多源电磁辐照干扰试验方法。试验研究了某无线电引信双源连续波辐照干扰效应,得到了引信在不同频率连续波组合下发火的临界干扰场强组合。分别以数值分析方法和能量型干扰机理为理论依据,提出了两种双源连续波辐照下引信电磁干扰的预测模型。通过两种预测模型得到的相同频率下临界干扰场强组合与试验数据基本一致,证明了两种双源连续波辐照干扰预测方法的有效性。
针对传统多粒度粗糙集模型在反映问题的不完全性与统计特性方面的局限性,提出了多粒度概率粗糙集模型。首先,将概率粗糙集模型的思想与粒计算中多粒度空间描述问题的思想相结合,给出具有一般性的多粒度概率粗糙集模型的定义。同时,以正域及负域不变的原则定义了乐观多粒度概率粗糙集模型的属性约简。然后,基于Bayes最小风险理论对多粒度概率粗糙集模型中的参数进行确定。最后,将乐观多粒度概率粗糙集模型应用于弹道导弹目标识别问题中。
目前主战坦克普遍采用激光测距仪获取目标距离,该方式易暴露自身战术意图。文中提出一种用于坦克分队的基于多特征判别的战场目标定位方法,有效利用分队各坦克获取的目标种类、位置、姿态信息,本车位置以及火控瞄准线角度等信息,采用多特征融合对目标进行身份确定、位置计算。经实验系统验证,该方法对目标定位准确,有效解决了激光测距手段单一、易暴露本车的缺点,使坦克分队实现了被动方式的战场目标定位。
为实现红外导引头视景仿真中地面视景的动态生成,提出了一种地面红外纹理的动态生成方法。根据太阳小时辐射量、风速、大气温度、相对湿度和不同材质地面温度的实测数据建立样本集,并基于该样本集建立了几种典型地面材质表面温度场的工程计算模型。仿真工程中,在地面材质区域纹理的基础上,结合温度场工程计算模型和由多谱段图像法生成的纹理掩膜,在着色器中动态生成地面的红外纹理。实验表明,地面温度场模型的预测结果与实测数据吻合较好,生成的地面红外纹理比较逼真,满足三维仿真工程实时性要求。
采样点的选取对确定采样型滤波器的精度和稳定性起着决定性作用,为提高滤波器的数值稳定性,首先,采用协方差矩阵分解方法对获得的采样点进行优化,解决了数值大小对采样点离采样中心距离的影响问题;其次,通过选择合适的正交变换,在不改变滤波精度的前提下消除了采样点中存在的非局部效应;最后,利用一个落体跟踪模型对所提基于采样点优化方法的确定采样型滤波器进行仿真分析,仿真结果验证了该采样点优化方法的有效性。
自动武器的后坐阻力直接影响着武器的射击精度。为了改善武器反后坐装置的缓冲减振性能,通过分析自动武器的后坐运动,建立了冲击载荷下磁流变阻尼器的设计模型,确定了阻尼器的结构参数、控制策略,数值分析了在不同磁场强度、后坐速度下阻尼器的特性曲线,并在减振器示功试验台上进行了测试,试验数据表明,磁流变阻尼器具有很好的阻尼平台效应,可有效抑制冲击载荷的作用。研究结果对自动武器的后坐阻力控制提供了有价值的参考。
针对当前红外探测系统作用距离模型中出现的精度及适用性问题,引入切合实际的波段探测方法,从目标红外辐射、大气衰减及探测系统性能三方面进行建模,并通过迭代算法进行仿真,得到目标辐射强度及探测距离特性曲线。仿真结果显示,目标最大辐射强度及最远距离观察角度均出现在尾后偏离中心处。在对目标全向辐射及探测距离的仿真计算中,得到相似的结论。在与同类文献提供的可靠数据进行比较后,发现该优化模型接近实际情况,可以应用于实际工程。
基于跑道的视觉导航广泛用于无人机自主着陆等场合。文中从信息的角度,分析了视觉导航中跑道边缘线、地平线和跑道横向控制线提供的姿态和位置导航信息,推导并证明了两个基本结论:已知宽度的跑道边缘线可以提供两个姿态和两个位置信息;地平线和跑道横向控制线可以完善姿态和位置信息。文中的研究对于进行基于跑道的视觉导航算法设计、精度分析和组合导航可观性分析等具有理论价值。
针对侵彻试验弹回收难、侵彻数据硬回收效率低的问题,提出一种基于弹尾弹射方式的有线传输数据回收的方法,进行了包括弹射装置、火药气体动密封装置、导线释放装置、存储装置和测试装置在内的试验弹侵彻数据回收试验系统原理设计,并制作了样机。静态和动态实验结果表明,该系统可以将弹体内测试装置中的试验数据传输到弹体外的存储装置中,从而实现侵彻数据的回收。
针对精确制导武器、无人机等试验中采用光学、雷达、GPS等设备组网测试时,由于设备同步、通信传输和数据处理产生时延对测试引导精度和可靠性严重影响的问题,提出了一种全网时间同步校准、准确获取设备时延和采用最小二乘法精确修正时延的方法,建立了时延修正模型。试验应用表明:该方法能有效提升组网设备测试引导精度、平稳性和可靠性,为远距离、高精度外弹道参数测量提供了有力的技术支持。
船载无线电测量设备进行标校时,几套测量设备指向固定目标所测得的俯仰指向角度经修正后与大地测量所得角度存在约20″到30″的误差。多次检测后表明:该问题主要由设备俯仰轴角编码器误差导致。因此对传统的轴角编码器精度的检测方法提出了新要求,增加了检测密度和范围,并拟合出了编码器误差修正公式。经过试验任务数据验算,该方法比以往的修正方法效果更好,该测量设备的俯仰测角总精度在原来的基础提高了约15″。
在实际的工程测量过程中,噪声与系统固有信号往往是混叠而难以分离。为了对后续测量进行改进,需要对遥测信号进行精处理。如何剔除或抑制噪声,提取出测量信号中的固有信号,是对遥测数据进行精处理的基础。文中提出应用奇异值分解理论对遥测信号中的电量信号进行滤波处理。针对奇异值分解中有效秩对矩阵重构的重要性,应用统计聚类分析方法确定奇异值分解中的有效秩。通过与传统中值滤波结果进行比较,说明文中提出的方法能够应用于遥测信号的滤波处理中。
针对灰度图像对比度较低而难以识别目标区域的问题,对形态学中传统的高帽变换算子和toggle算子进行组合,提出了基于高帽变换和toggle算子组合的图像增强优化算法。该算法利用高帽变换算子增大原始图像灰度值的动态范围,同时利用toggle算子锐化图像,使图像清晰。实验结果表明,该组合算子相对单个算子来说,对灰度图像的对比度增强效果更好,目标识别效果更佳。
